Kábítószerrel töltött nanorészecskék, egy új fegyver a tüdőrák áttétek ellen

megakadályozására

A Harvard Egyetem Wyss Biológiai Mérnöki Intézetének és a John A. Paulson Mérnöki és Alkalmazott Tudományok Iskolájának (SEAS) tudósai megtalálták a módját, hogy a kemoterápiás nanorészecskéket 10-szer nagyobb sikerrel juttassák a tüdőbe, az egerekben drasztikusan javult a túlélés. tüdőrák metasztatikus, az „en Science Advances” folyóiratban megjelent.

A kemoterápia évtizedek óta a rák kezelésének gerince. De közismert az egészséges sejtekre gyakorolt ​​toxicitása, súlyos mellékhatásai és a jósolt tumorok rossz célzása miatt.

A tüdőrák kemoterápiájának hatékonyságának és tolerálhatóságának javítására irányuló erőfeszítések arra irányultak, hogy a gyógyszereket nanorészecskékbe csomagolják. Ezek megvédhetik őket a test bomlásától, szabályozhatják a felszabadulás mintázatát, és megvédhetik a beteget a gyógyszer néhány mellékhatásától.

A nanorészecskék azonban mindeddig nem mutattak jelentős felhalmozódást a célhelyeken. Még akkor is, ha olyan felületi fehérjékkel tervezték, amelyek speciális szövetekhez kötődnek, főleg azért, mert a máj és a lép gyorsan eltávolítja őket a vérből.

ELeCt technika

A Wyss Institute és a SEAS által kifejlesztett új technika, az ELeCt (Leveraged Erythrocyte Chemotherapy). Mindkettő célja, hogy megoldja ezeket a problémákat az ősi trójai program segítségével. Ebben a folyamatban kábítószerrel terhelt nanorészecskéket csempésznek a rákos tüdőszövetbe, a test vörösvérsejtjeire (vörösvértestekre) szerelve őket.

Amikor a vörösvértesteket szorosan összenyomják apró tüdőkapillárisokon keresztül, a nanorészecskéket tízszer nagyobb sikerrel vágják el és szívják fel a tüdősejtek, mint az úszó nanorészecskék. Ezenkívül drámai módon javítják a tüdőrák áttétes egerek túlélését.

"Az előrehaladott daganatos betegek 30 és 55% -ának metasztázisai vannak a tüdőben, a kapillárisok nagy száma miatt, és jelenleg a tüdőáttétek kezelésére nincs lehetőség" - magyarázza Zongmin Zhao társszerző, Samir Mitragotri posztdoktori munkatársa. laboratórium a Wyss Intézetben és a SEAS-ban.

"Az ELeCt ugyanazokat az ereket használja ki a tüdőáttétek ellen küzdő gyógyszerek hatékony szállítására, és nagy potenciállal bír klinikai kezeléssé válni" - teszi hozzá.

Az ELeCt rendszer létrehozásához Zhao és munkatársai betöltötték a doxorubicint, a tüdőrák gyakori kemoterápiás gyógyszerét. A gyógyszert apró nanorészecskékbe töltöttük, amelyeket egy biológiailag lebontható polimer alkot, PLGA néven.

A gyógyszer dózisát a szükséges dózisokhoz igazítják

Ezután a nanorészecskéket emberi és egér eritrocitákkal inkubálták. Ezzel felfedezték, hogy nagy hatékonysággal kötődnek a sejtfelületekhez, és nem károsítják őket. Ez lehetővé tette az eritrociták által szállított gyógyszer adagjának beállítását, hogy alkalmazkodjon a szükséges különböző dózisokhoz.

A csapat ezután az eritrocitákhoz kötött nanorészecskéket a tüdőnek megfelelő in vitro nyírófeszültségnek tette ki. Ezzel arra törekedtek, hogy szimulálják azokat a körülményeket, amelyekkel az eritrociták a tüdőkapillárisokon átpréselődnek, és megfigyelték, hogy a nanorészecskék több mint 75% -a mind az emberi, mind az egér sejtjeiből eliminálódott.

Ezután az ELeCt konstrukcióval töltött egér eritrocitákat injektálták olyan élő egerek vénáiba, akik melanomában tüdőrákban szenvedtek. Ezután figyelemre méltóan 16-szor nagyobb gyógyszertartalmat találtak a tüdőben 20 perc elteltével, összehasonlítva azokkal az egerekkel, amelyek ingyenes nanorészecskéket kaptak.

A lerakódott nanorészecskék jelentős része mélyen behatolt áttétes daganatokba. Ez azt sugallja, hogy ez a gyógyszerbeadási módszer pontosabb és hatékonyabb, mint a meglévő módszerek.

"Előrelépés, amely csökkentheti a veszélyt"

"A doxorubicin legsúlyosabb mellékhatása az embereknél a kardiotoxicitás, és kísérleteink szerint az ELeCt biztosíthatja, hogy a gyógyszer nagyobb része a tüdőbe kerüljön, nem pedig a szívbe" - mondja Anvay Ukidve társszerző, végzős hallgató. a SEAS Mitragotri laboratóriumában–. Ez az előrelépés jelentősen csökkentheti az ezt a gyógyszert kapó rákbetegek veszélyét, és növelheti a tüdőrák elleni hatékonyságát.

Ennek a gyanúnak a megerősítésére a csapat figyelemmel kísérte az ELeCt-t kapó korai stádiumú betegségben szenvedő egerek tüdejében a metasztázis mértékét. Ezzel szembesültek azok, akik ingyenes nanorészecskéket kaptak.

Ezzel látták, hogy a metasztázis szinte teljesen gátolt volt minden olyan egérben, amely 23 nap alatt kapott ELeCt-t. Az eredmény 300-szoros javulást jelentett a szabad nanorészecskékkel injektált egerek állapotához képest.

Az ELeCt szintén javította a kezelt egerek túlélését 32 nappal. Míg a szabad nanorészecskékkel kezelt egerek még csak 3 napot éltek túl.

Amikor megismételték a kísérletet késői stádiumú egerekkel, túlélésüket 9 nappal meghosszabbították ELeCt-vel. Ebben az esetben a szabad nanorészecskék nem hoztak túlélési hasznot.

Továbbá, az összes ELeCt-vel kezelt, tüdőrákos egér egészséges testsúlyt tartott fenn. A gyógyszermentes injekciót kapott egerek azonban jelentős súlycsökkenést szenvedtek. Ez arra utal, hogy a doxorubicin mellékhatásait az ELeCt is enyhítette.

A nanorészecskéket betöltő gyógyszerek

A kutatók azt is kimutatták, hogy a tüdőrák más kemoterápiás szerei be tudnak terhelni a nanorészecskékbe és kötődhetnek a vörösvértestekhez. Ez a lista tartalmazza a paclitaxelt, a docetaxelt, a metotrexátot, valamint az 5-fluorouracil és a metotrexát kombinációját.

"ELeCt rendszerünk egyszerre kínál megoldást számos olyan problémára, amely a mai kemoterápiás kezeléseket sújtja, beleértve a toxikus mellékhatásokat, a szükséges nagy dózisokat, a behatolás alacsony szintjét a célszövetekbe, a test gyors kiürülését és a gyógyszer felszabadulását a nanorészecskékből", magyarázza Mitragotri, aki a Wyss Intézet karának tagja, valamint Hiller biomérnöki és Hansjörg Wyss biológiailag inspirált mérnöki professzor a SEAS-nál.

A további tanulmányok megpróbálják megfejteni a nanorészecskék vörösvértestekhez való kötődési mechanizmusait, hogy az eltávolításukhoz szükséges nyírómennyiség (és ennélfogva a beadott gyógyszer dózisa) beállítható legyen.

Orvosi előrelépés

A csapat azt is tervezi, hogy meghatározza az ideális adagolási rendet a metasztázis gátlás maximalizálása érdekében. Ismerve az ELeCt azon képességét, hogy emberi betegektől származó tüdőrákot kezeljen, kritikus lépés az ELeCt platform fordításában a rák kezelésének klinikai eszközévé.

"Ez a technológia áttörést jelenthet a meglévő rák kemoterápiák hatékonyságának növelése és toxicitásának csökkentése szempontjából. Remek példa az orvosi haladásra, amelyet a biológiai szállító rendszerek, jelen esetben a sejtek kihasználásával lehet elérni, hogy a természet az evolúció több ezer éve alatt már optimalizálta magát ”- emeli ki a Wyss Intézet alapító igazgatója, Donald Ingber.